项目名称: 航空薄壁环形件多轴加工的时变动力学模型及其稳定性分析

项目编号: No.51475382

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 机械、仪表工业

项目作者: 吴宝海

作者单位: 西北工业大学

项目金额: 85万元

中文摘要: 难加工材料薄壁环形零件是航空发动机中的一类关键、重要零件,其加工过程中出现的强时变动力学问题导致这类零件加工变形大、易发生颤振以及表面质量差等问题,严重制约了我国航空发动机的制造水平和服役能力。针对上述问题,本项目拟建立描述薄壁环形件多轴铣削加工时变特性的变参数动力学系统微分方程,揭示材料去除、运动位姿及工艺参数变化对工艺系统动态特性的影响机理;提出侦-测-加工新工艺,建立基于实际加工过程在线主动激励的模态参数辨识方法;研究交变切削力激励下的时变动力学系统行为,利用时空映射机制建立加工过程驱动的全过程、全空间的工艺系统响应预测方法。在此基础上,利用Lyaponov稳定性理论研究薄壁环形件时变动力学系统的稳定性判定方法,阐明时变系统稳定域随工况条件变化的迁移规律。项目的研究成果必将丰富和完善薄壁环形件多轴数控加工理论,提高我国以航空发动机为代表的高端装备制造业的核心制造能力。

中文关键词: 薄壁环形件;多轴加工;时变动力学;稳定性分析

英文摘要: The thin-walled ring part with difficult-to-cut material is one of the most important parts in aero engine. Due to the strong time-varying dynamic factors, it is easy to induce some machining problems in the milling process of thin-walled ring parts, such as large machining deformation, drastic cutting chatter, and poor surface quality. These problems severely restrict the manufacturing level and the service ability of aero engine in our country. Aiming at all the above problems, a dynamic differential equation with variable parameters will be developed to describe time-varying characteristics of the multi-axis machining process, and reveal the influence mechanism of material removal, tool posture, and process parameters change on the process system dynamic characteristics. A new processing technology called detection machining will be presented to obtain modal parameters by the online active excitation under real machining conditions. Based on analyzing the time-varying dynamic system behaviors excited by varying cutting forces, a whole process prediction method of system responses will be proposed by using the spatio-temporal mapping mechanism, which is driven by machining process. Then, a time-varying dynamic system stability prediction method for thin-walled ring parts will be presented by using Lyaponov stability theory, it will show the migration laws of process system stable domains with machining conditions varying. The research achievements will enrich the multi-axis NC machining theory about thin-walled ring parts, and improve the key machining capabilities of aero engine manufacturing.

英文关键词: thin-walled ring parts;multi-axis machining;time-varying dynamics;stability analysis

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